DE3420468C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Schaltung zum Schutz von Laut­ sprechern gegen Überlastung, bei der die von einem Verstärker kommende Tonfrequenzspannung im Normalfall über den Ruhekontakt eines in seiner ersten Schaltstellung befindlichen Relais dem Laut­ sprecher zugeführt wird, während eine aus der Tonfrequenzspannung durch Gleichrichtung gewonnene Gleichspannung an der Wicklung des Relais liegt und dieses im Überlastungsfall in eine zweite Schalt­ stellung bringt und dabei den Lautsprecher abschaltet, sobald die Spannung einen vorgegebenen kritischen Wert übersteigt. Eine solche Schaltung gehört zum praktizierten Stand der Technik.

Da Tronfrequenzverstärker meist relativ hohe Ausgangsleistungen haben und die mit solchen Verstärkern betriebene Lautsprecher oder Lautsprechergruppen häufig nur für geringere Leistungen ausgelegt sind, kann die Gefahr bestehen, daß die Lautsprecher elektrisch und mechanisch überlastet und zerstört werden.

Die üblichen elektrischen Sicherungen, die bei einem bestimmten Nennstrom ansprechen und dann die Stromzufuhr unterbrechen, sind als Überlastungsschutz für Lautsprecher wenig geeignet, da sie bei impulsförmigen Tonfrequenzsignalen häufig ausfallen oder zu träge sind und zu spät ansprechen. Man ist deshalb dazu übergegangen, daß insoweit gegebene Problem auf andere Weise zu lösen.

So gibt es eine Überlastungsschutzschaltung (DE-AS- 26 24 252), bei der als Fühler für die Höhe der dem Lautsprecher zugeführten Lei­ stung bzw. Tonfrequenzspannung eine Zenerdiode verwendet wird. Wenn die gleichgerichtete Tonfrequenzspannung einen kritischen Wert erreicht hat, der der Durchbruchspannung der Zenerdiode entspricht, wird ein Transistor leitend, der als Schalter für den Speisestrom eines Relais dient. In diesem Überlastungsfall wird das Relais anzie­ hen und den Lautsprecher über einen sich öffnenden Kontakt abschal­ ten oder den Lautsprecher so lange über einen Vorwiderstand betrie­ ben, bis das Tonfrequenzsignal wieder auf entsprechend niedrigen und keine Überlastung bedeutenden Werten liegt.

Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß solche Schaltungen relativ empfindlich sind und häufig schon bei nur kurzzeitigen, im Prinzip nicht schädlichen Überhöhungen des Tonfrequenzsignals ansprechen. Deshalb wurde gemäß der DE-PS 29 33 010 vorgeschlagen, die Schutzschaltung so auszulegen, daß der Lautsprecher erst dann abge­ schaltet wird, wenn der Mittelwert der dem Lautsprecher zugeführten Leistung eine bestimmte Zeitlang gleich oder größer ist als die Nenn­ leistung des Lautsprechers, zumal der für diese Schaltung verwendete Lautsprecher meistens an seiner maximalen Leistungsgrenze betrieben wird.

Nachteilig bei den vorbekannten Lösungen ist es, daß sie schaltungs­ technisch verhältnismäßig aufwendig sind und daß viel elektrische Energie für den Betrieb der Regelschaltung erforderlich ist, was sich insofern ungünstig auswirkt, als diese Energie jeweils dem Nutzsignal entnommen wird. Außerdem ist häufig zu beobachten, daß die ver­ wendeten Relais zum Prellen neigen und keine definierte Schaltstel­ lung einnehmen, wenn die dem Relais zugeführte Gleichspannung gerade im kritischen Bereich liegt bzw. bleibt und nicht eindeutig im Sinne eines Überlastungsfalles überhöht ist.

Im übrigen ist festzustellen, daß man normalerweise den Verstärker nicht gleich auf eine niedrige Leistung einstellen wird, selbst wenn kurzfristig mehrere, eventuell gefährliche Überlastungsfälle nachein­ ander aufgetreten sind und dann jeweils der Sprach- oder Musikvor­ trag unterbrochen wurde. Besser wäre in dieser Hinsicht, wenn man gleich beim ersten Auftreten eines schädlichen Überlastungsfalles gezwungen wäre, die Lautstärke bzw. die Ausgangsleistung des Verstärkers entsprechend zu reduzieren.

Die Aufgabe der Erfindung besteht zur Behebung der aufgezeigten Nachteile in der Verbesserung der einleitend angeführten halbautoma­ tischen Lautsprecher-Schutzschaltung dahingehend, daß sie einfach aufgebaut ist, sicher funktioniert, mit geringer Leistung betrieben werden kann und kostengünstig herstellbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe geht von der eingangs erwähnten Schutz­ schaltung aus und kennzeichnet sich weiter dadurch, daß das Relais ein gepoltes Relais ist und durch Anlegen einer Rückschalt-Gleich­ spannung aus der zweiten in die erste Schaltstellung umschaltbar ist und daß aus der Tonfrequenzspannung durch Gleichrichtung eine weitere Gleichspannung zum Aufladen eines Kondensators erzeugt wird, dessen Ladespannung als Rückschalt-Gleichspannung durch Schließen der Kontakte eines Tasters an die Relaiswicklung legbar ist, um das Relais in die erwähnte erste Schaltstellung zu bringen.

Bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Schaltung sind in den Unteransprüchen 2 und 3 angeführt.

Die erfindungsgemäße halbautomatische Schutzschaltung gegen Laut­ sprecherüberlastung gewährt eine sichere Funktion und kann mit kleiner Leistung betrieben werden. Ferner ist sie sehr einfach aufge­ baut und mit geringen Kosten herstellbar. Die Schutzschaltung eignet sich besonders für Lautsprecher des häuslichen Gebrauchs, die nur gelegentlich bei maximaler Leistung betrieben werden und daher in der Regel selten einem Überlastungsfall ausgesetzt sind.

Da ein gepoltes Relais zwei stabile Zustände bzw. Schaltstellungen hat und nicht zum Prellen neigt, ist regelmäßig gewährleistet, daß dieses Relais bei einem Überlastungsfall eindeutig in die erwähnte zweite Schaltstellung gelangt. Außerdem reagiert ein gepoltes Relais sehr schnell, auch auf steile Impulse, so daß die Schaltung nach der Erfindung mit einem flinken Sicherungsautomaten vergleichbar ist. Im übrigen ist die Energie, die zum Umschalten des Relais erforderlich ist, verhältnismäßig klein, so daß nur ein entsprechend geringer Anteil an Steuerleistung dem Nutzsignal entnommen und gleichgerich­ tet werden muß.

Da die erfindungsgemäße Schaltung den Lautsprecher schon nach einmaliger Überlastung außer Betrieb setzt und nur durch willkürli­ ches Anlegen der Rückschalt-Gleichspannung an das Relais wieder betriebsbereit gemacht werden kann, ist man gezwungen, den Ver­ stärker von vornherein in seiner Ausgangsleistung zu reduzieren, wenn man ein wiederholtes Abschalten des Lautsprechers und die damit verbundenen Störungen vermeiden will.

In der anliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung dargestellt, das nachfolgend näher beschrieben ist.

Ein von einem nicht dargestellten Verstärker kommendes Tonfre­ quenzsignal liegt an den Klemmen 1 und 2 an und kann bei der dargestellten ersten Schaltstellung eines Relais direkt zum Lautspre­ cher 3 gelangen. Dieses gepolte Relais ist in der Zeichnung durch seine Spule 4 und den Schaltfinger als Kontakt 5 dargestellt.

Ein Teil des Niederfrequentensignals wird mit der Diode 6 gleichgerichtet. Die so entstandene Gleichspannung liegt an der Relaisspule 4 mit bestimmter Polarität an. Falls die Amplitude des Wechselspannungssignals im Sinne einer Über­ lastung einen vorgegebenen Wert übersteigt, steigt auch die an der Spule 4 liegende Gleichspannung entsprechend an, so daß das Relais durch Umkippen in die zweite Schaltung ge­ bracht wird und der Relaiskontakt 5 in die gestrichelt dar­ gestellte Position gelangt, also den Lautsprecher 3 abschal­ tet.

Um dabei den Verstärker nicht im Leerlauf zu betreiben, können bei der zweiten Schaltstellung ein Lastwiderstand 7 und/oder auch eine Lampe 8 auf den Ausgang des Verstärkers geschaltet werden. Die Lampe zeigt dann an, daß ein Über­ lastungsfall vorliegt.

Zwecks Rückstellung des Relais in die erste Schaltstellung für den Normalbetrieb sollte zunächst die Ausgangsleistung des Verstärkers reduziert werden, um dann von Hand einen Taster 9 zu betätigen, wodurch ein Kondensator 10 über die Relaisspule 4 entladen wird. Hierbei wird die Relaisspule 4 mit einer Spannung von entgegengesetzter Polarität beauf­ schlagt, so daß das Relais umschaltet, der Kontakt 5 in die mit ausgezogener Linie gezeigte Position kommt und der Laut­ sprecher 3 wieder an die Klemmen 1, 2 angeschaltet wird.

Die Ladespannung des Kondensators 10 wird über eine Diode 11 durch Gleichrichtung aus dem Tonfrequenzsignal erzeugt. Zweckmäßigerweise kommt ein Elektrolytkondensator zur An­ wendung. Da der Kondensator im normalen Betriebszustand quasi im Leerlauf betrieben wird, kann er leicht eine La­ despannung erreichen, die mit Sicherheit wesentlich größer ist als die eigentlich nur zum Umschalten des Relais er­ forderliche Rückschalt-Gleichspannung. Außerdem sollte auch der Schwellwert der Diode 11 möglichst kleiner als der Schwellwert der Diode 6 sein, damit immer ein einwand­ freies Zurücksetzen des Relais sichergestellt ist. Weiter­ hin sollte die Kapazität des Kondensators 10 nicht zu groß sein, falls man damit rechnen muß, daß eventuell ein Zu­ rücksetzen des Relais schon kurz nach der Inbetriebnahme der Schaltung erforderlich sein kann.

Die Diode 6 kann übrigens auch durch eine Zenerdiode er­ setzt werden, so daß man durch entsprechende Auswahl des Diodentyps und des Relais genau den Kippunkt des Relais festlegen kann. Schließlich wird noch darauf hingewiesen, daß über die erfindungsgemäße Schutzschaltung auch mehrere Lautsprecher gleichzeitig betrieben und gegen Überlastung geschützt werden können und daß auch die Möglichkeit be­ steht, den oder die Lautsprecher im Überlastungsfall nicht vollständig abzuschalten, sondern über einen Vorwiderstand so lange an die Eingangsklemmen anzuschließen, bis das Re­ lais wieder in die erste Schaltstellung zurückgestellt ist.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, die erfindungsgemäße Schaltung als Überlastschutzschaltung und als Weiche zum Schalten von zwei Lautsprechern bzw. Lautsprecher­ gruppen zu verwenden, die für unterschiedliche Lei­ stungen ausgelegt sind. Im Normalbetrieb wird der auf die niedrigere Leistung ausgelegte Lautsprecher 3 be­ trieben, während im Überlastungsfall für diesen Laut­ sprecher über den dann umschaltenden Relaiskontakt 5 der Lautsprecher 3 abgeschaltet und ein Lautsprecher 12 mit der höheren Leistung eingeschaltet wird. In diesem Fall könnten der Widerstand 7 und gegebenenfalls auch die Lampe 8 entfallen, während die sonstigen Funktionen der Schaltung erhalten bleiben.

Claims (3)

1. Schaltung zum Schutz von Lautsprechern gegen Überlastung, bei der die von einem Verstärker kommende Tonfrequenzspannung im Normalfall über den Ruhekontakt eines in seiner ersten Schaltstellung befindlichen Relais dem Lautsprecher zugeführt wird, während eine aus der Tonfrequenzspannung durch Gleichrichtung gewonnene Gleichspannung an der Wicklung des Relais liegt und dieses im Überlastungsfall in eine zweite Schaltstellung bringt und dabei den Lautsprecher abschaltet, sobald die Spannung einen vorgegebenen kritischen Wert übersteigt, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais ein gepoltes Relais (4, 5) ist und durch Anlegen einer Rückschalt- Gleichspannung aus der zweiten in die erste Schaltstellung umschalt­ bar ist und daß aus der Tonfrequenzspannung durch Gleichrichtung eine weitere Gleichspannung zum Aufladen eines Kondensators (10) erzeugt wird, dessen Ladespannung als Rückschalt-Gleichspannung durch Schließen der Kontakte eines Tasters (9) an die Relaiswicklung (4) legbar ist, um das Relais in die erwähnte erste Schaltstellung zu bringen.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in der zweiten Schaltstellung befindliche Relais (4, 5) einen Lastwi­ derstand (7) und/oder eine Lampe (8) auf den Ausgang des Tonfre­ quenzverstärkers geschaltet hält.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, über die zwei für unter­ schiedliche Leistung ausgelegte Lautsprecher betrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Lautsprecher mit der niedrige­ ren Leistung im Überlastungsfall abschaltbar und der andere Laut­ sprecher mit der höheren Leistung einschaltbar ist.